KR102392599B1

KR102392599B1 - 유체 제어 기기

Info

Publication number: KR102392599B1
Application number: KR1020207028328A
Authority: KR
Inventors: 류타로 단노; 츠토무 시노하라; 유야 스즈키; 히데노리 기소
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2022-04-29
Also published as: IL279612A; IL279612B1; CN111989514A; US11536385B2; TW202006491A; JP7189631B2; TWI711810B; JPWO2020012828A1; US20210123544A1; IL279612B2; WO2020012828A1; KR20200125699A

Abstract

기기의 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기를 제공한다. 유체 제어 기기(V)는, 유체 제어 기기(V) 내의 동작을 검출하기 위한 센서(M1, M2, P)가 장착된 보닛부(2)와, 보닛부(2)를 내부에 수용하는 밸브 바디(1)를 가지며, 밸브 바디(1)에는, 보닛부(2)를 수용하기 위한 오목부(12a)와, 센서(M1, M2, P)에 접속된 통신용 케이블(51)을 외측으로 도출시킴과 아울러, 유로가 형성되어 있는 받침부(11)와는 반대측의 일단이 개구되어, 외측으로부터 오목부(12a) 측으로 관통한 슬릿(12b)이 마련되어 있다.

Description

유체 제어 기기

본 발명은 기기 내에 센서를 구비함과 아울러, 이 센서에 의해 검출한 데이터를 출력 가능한 유체 제어 기기에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 성막 처리에서는 박막의 미세화가 요구되어, 근래에는 원자 레벨이나 분자 레벨의 두께로 박막을 형성하는 ALD (Atomic Layer Deposition)라는 성막 방법이 사용되고 있다.

그러나, 그러한 박막의 미세화는 유체 제어 기기에 기존 이상의 높은 빈도의 개폐 동작을 요구하고 있고, 그 부하에 의해 유체의 누출 등을 일으키기 쉬워지는 경우가 있다. 그 때문에, 유체 제어 기기에서의 유체의 누출을 용이하게 검지할 수 있는 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.

또한, 누출을 용이하게 검지할 뿐 아니라, 동작에 따른 데이터를 수집할 수 있으면, 종래는 고려하지 못했던 유체 제어 기기의 사용 빈도나 개체차 등을 파악하여, 유체 제어 기기를 기존 이상으로 정확하게 제어하는 것도 가능하다고 생각된다.

이런 점에서, 특허문헌 1에서는, 유체의 유량을 제어하는 제어기의 외면에 형성된 구멍과 이 구멍에 장착되어 유체의 누설을 검지하는 누설 검지 부재로 이루어지는 실(seal)부 파손 검지기구 붙이 제어기로, 상기 구멍은 제어기 내의 틈에 연통하고, 상기 누설 검지 부재는 특정한 유체의 존재에 의해 감응함과 아울러, 상기 구멍은 누설 검지 부재가 장착된 상태에서 외부에 연통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 실부 파손 검지기구 붙이 제어기가 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 실부 파손 검지기구 붙이 제어기는, 누설 검지 부재를 구비하고, 제어기 외부의 신호 발생 장치와 전기적으로 연통되어 있다. 한편, 리크의 검지에 그치지 않고, 평상시에서의 기기의 내부 동작에 관한 데이터를 취득하는 유체 제어 기기는 지금까지 제공되지 않았다.

[특허문헌 1] 일본특허 제3142304호 공보

본 발명은 기기의 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 유체 제어 기기는, 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기로서, 상기 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 하나 또는 복수의 센서가 장착된 보닛(bonnet)부와, 상기 보닛부를 내부에 수용하는 밸브 바디(valve body)를 가지며, 상기 밸브 바디에는, 상기 보닛부의 적어도 일부를 수용하기 위한 오목부와, 상기 센서에 접속된 통신용 케이블을 외측으로 도출시킴과 아울러, 유로가 형성되어 있는 받침부와는 반대측의 일단이 개구되어, 외측으로부터 오목부측으로 관통한 슬릿이 마련되어 있다.

또한, 상기 센서 중 하나는, 이간한 자석과 자성체의 자계의 변화를 검출하는 자기 센서이며, 상기 자성체가 장착됨과 아울러, 다이어프램을 압압하는 원기둥 형상의 다이어프램 누름부재와, 상기 보닛부에 마련되어 있는 관통 삽입 구멍 내에 슬라이딩 가능하게 관통 삽입된 상기 다이어프램 누름부재에 대하여, 상기 다이어프램 누름부재의 둘레 방향의 회동을 규제하는 회동 규제 수단을 더 가지며, 상기 보닛부에는, 상기 자석이 장착됨과 아울러, 상기 다이어프램 누름부재를 관통 삽입시키는 관통 삽입 구멍이 마련되어 있는 것으로 해도 된다.

또한, 상기 센서 중 하나는, 다이어프램에 의해 격리된 공간의 압력을 검출하는 압력 센서이며, 상기 보닛부에는, 상기 압력 센서가 장착되어 있는 것으로 해도 된다.

또한, 상기 케이블의 일단은, 유체 제어 기기의 외측에 마련된 커넥터에 접속되어 있고, 상기 커넥터를 상기 유체 제어 기기에 고정하는 고정 수단을 더 갖는 것으로 해도 된다.

또한, 상기 밸브 바디는, 받침부가 직사각형 모양으로 이루어지고, 상기 고정 수단은, 상기 커넥터를 상기 밸브 바디의 받침부의 대각선 방향을 향해 상기 유체 제어 기기에 고정하는 것으로 해도 된다.

또한, 상기 센서에 접속된 통신용 케이블은, 가요성(可撓性)을 가진 플렉시블 기판인 것으로 해도 된다.

본 발명에 관한 유체 제어 기기에 의하면, 기기의 내부 동작에 관한 데이터를 취득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 유체 제어 기기를 나타낸 (a)외관 사시도, (b)평면도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기의 내부 구조를 나타낸 A－A 단면도로서, (a) 밸브 폐쇄 상태, (b) 밸브 개방 상태를 나타낸다.
도 3은 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기의 내부 구조를 나타낸 B－B 단면도로서, (a) 밸브 폐쇄 상태, (b) 밸브 개방 상태를 나타낸다.
도 4는 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기를 나타낸 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관한 유체 제어 기기에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

또, 이하의 설명에서는, 편의적으로 도면 상에서의 방향에 의해 부재 등의 방향을 상하 좌우로 지칭하는 경우가 있는데, 이들은 본 발명의 실시 혹은 사용시 부재 등의 방향을 한정하는 것은 아니다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기(V)는, 유체 제어 기기(V)의 내부 동작을 검출하는 센서를 내장하고, 다른 단말 등과 유선에 의한 통신을 실행하는 에어 작동식 다이렉트 다이어프램 밸브이다.

또, 여기서 말하는 다른 단말에는, 서버 등의 소위 컴퓨터 외에, 다른 유체 제어 기기나 유량 제어 장치 등의 기기나 장치가 포함된다.

본 실시형태에 관한 유체 제어 기기(V)는 내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 기기로서, 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 밸브 바디(1), 보닛부(2), 커버부(3), 액추에이터부(4)를 구비한다.

● 밸브 바디(1)

밸브 바디(1)는 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 유로가 형성된 받침부(11)와, 받침부(11) 상에 마련된 대략 원통 형상의 원통부(12)로 이루어진다.

받침부(11)는 평면에서 볼 때 직사각형 모양으로 이루어지고, 복수의 유체 제어 기기(V)에 의해 유닛화된 유체 제어 장치를 구성하는 경우에는, 기판 혹은 매니폴드 블록 상에 설치되는 부분이 된다.

원통부(12)는, 보닛부(2)가 배치되는 측의 단면(端面)이 개구된 중공(中空) 형상으로 이루어지고, 중공의 내부는 보닛부(2)가 수용되는 오목부(12a)를 구성한다.

이 원통부(12)에는, 축심 방향으로 길이를 가지며, 보닛부(2)가 배치되는 측이며 받침부(11)와는 반대측의 일단이 개구됨과 아울러, 외측으로부터 오목부(12a)측으로 관통한 슬릿(12b)이 마련되어 있다. 이 슬릿(12b)을 개재하여, 보닛 월(25)로부터 연장되어 나온 플렉시블 케이블(51)이 내측으로부터 외측으로 도출된다.

오목부(12a)의 하방 및 받침부(11) 내에는, 유체가 유입하는 유입로(111)와 유체가 유출하는 유출로(113), 및 상기 유입로(111)와 유출로(113)에 연통하는 밸브실(112)이 형성되어 있다. 유입로(111), 유출로(113), 및 밸브실(112)은, 유체가 유통하는 유로를 일체적으로 구성하고 있다.

● 보닛부(2)

보닛부(2)는 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 밸브 바디(1)의 오목부(12a) 내에 수용된 상태로 배치된다.

이 보닛부(2)는, 시트(21), 다이어프램(22), 다이어프램 누름부재(23), 보닛(24), 보닛 월(25)을 구비한다.

환상(環狀)의 시트(21)는, 유입로(111)와 유출로(113)가 연통하는 곳의 주연(周緣)에 마련되어 있다. 시트(21) 상에는, 시트(21)에 접촉/이격함으로써 유입로(111)로부터 유출로(113)로 유체를 유통시키거나, 유통을 차단시키거나 하는 다이어프램(22)이 마련되어 있다.

다이어프램(22)은, 스테인리스, Ni-Co계 합금 등의 금속이나 불소계 수지로 이루어짐과 아울러, 중심부가 볼록한 모양으로 팽출된 구각상(球殼狀)의 부재이며, 유로와 액추에이터부(4)가 동작하는 공간을 격리시키고 있다. 이 다이어프램(22)은 구동압으로서의 에어가 공급되어 다이어프램 누름부재(23)에 의한 압압으로부터 개방되면, 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 자신의 복원력이나 유로 내의 압력에 의해 중앙부가 시트(21)로부터 이격되는 방향으로 변위하여 시트(21)로부터 이격된다. 그 결과, 밸브실(112)이 개방되어, 유입로(111)와 유출로(113)가 연통한 상태가 된다. 한편, 구동압으로서의 에어의 공급이 멈추어 다이어프램(22)이 다이어프램 누름부재(23)에 의해 압압되면, 도 2의 (a) 및 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 다이어프램(22)의 중앙부가 시트(21)에 접촉하는 방향으로 변위하여 시트(21)에 접촉한다. 그 결과, 밸브실(112)이 차단되고, 유입로(111)와 유출로(113)가 차단된 상태가 된다.

다이어프램 누름부재(23)는, 다이어프램(22)의 상측에 마련되며, 보닛(24)에 의해 상하 이동가능하게 지지됨과 아울러, 슬라이딩하는 피스톤(43)에 연동하여 다이어프램(22)의 중앙부를 압압한다.

이 다이어프램 누름부재(23)는, 대략 원기둥 형상의 베이스 몸체부(231)와, 다이어프램(22)에 접촉하는 측의 일단 측에서 직경 확장된 확경부(232)로 이루어진다.

베이스 몸체부(231)에는, 축심 방향으로 길이를 가지며, 확경부(232)와는 반대측의 일단이 개구된 바닥이 있는 그루브(groove)(231a)가 형성되어 있다. 이 그루브(231a)에는, 보닛 월(25)의 나사 구멍(25c)에 조여 넣은 나사(25d)의 축봉 부분이 슬라이딩 가능하게 끼워맞춤된다. 그루브(231a)와 나사(25d)는, 다이어프램 누름부재(23)의 둘레 방향의 회동을 규제하는 회동 규제 수단을 구성하고, 이에 의해 다이어프램 누름부재(23)는, 슬라이딩하는 피스톤(43)에 연동하여 상하 이동하면서도, 둘레 방향의 회동을 규제할 수 있다.

또한, 베이스 몸체부(231)에는, 자기 센서를 구성하는 자석(M1)이 장착되어 있다. 이 자석(M1)은, 보닛 월(25)에 장착된 자성체(M2)와 함께 후술하는 자기 센서를 구성한다. 또한, 본 실시예에서는, 자석(M1)은, 베이스 몸체부(231)의 그루브(231a)의 반대측에 장착되어 있는데, 자성체(M2)와 자기 센서를 구성하는데 지장이 없는 한, 베이스 몸체부(231) 상의 다른 위치에 장착할 수도 있다.

확경부(232)는, 그 하면측에서 다이어프램(22)에 접촉하여, 슬라이딩하는 피스톤(43)에 연동하여 다이어프램(22)을 압압한다.

보닛(24)은, 대략 원통 형상으로 이루어지고, 밸브실(112)를 덮어 밸브 바디(1)의 오목부(12a) 내에 수용된다.

보닛(24)의 내부에는, 다이어프램 누름부재(23)가 관통 삽입되는 관통 삽입 구멍(241a)이 중심부에 형성된 대략 원반 형상의 칸막이부(241)가 마련되어 있다.

칸막이부(241)의 상방 내지는, 액추에이터부(4)가 배치되는 측에 형성되는 오목부(24a)에는, 보닛 월(25)이 수용된다. 칸막이부(241)와 보닛 월(25)에는 각각, 서로 대응하는 위치에 나사 구멍(241b)과 관통공(25e)이 마련되어 있고, 보닛(24)에 보닛 월(25)이 볼트(25f)에 의해 나사 설치된다.

보닛(24)의 칸막이부(241)는, 일정한 두께를 가지고 있으며, 칸막이부(241)에 형성되어 있는 관통 삽입 구멍(241a)의 내주면과 다이어프램 누름부재(23) 사이에는 Ｏ링(Ｏ2)이 개재되어 있다. 이에 의해, 칸막이부(241)와 다이어프램(22)에 의해 획정되는 공간의 기밀성이 확보되어 있다.

또한, 보닛(24)의 칸막이부(241)에는, 보닛 월(25)에 장착되어 있는 압력 센서(P)에 연통하는 연통공(241d)이 마련되어 있다. 연통공(241d)을 개재하여 압력 센서(P)가 마련되어 있는 것에 의해, 칸막이부(241)와 다이어프램(22)에 의해 획정된 공간 내의 압력을 측정할 수 있다.

또한, 보닛(24)의 측면에는, 내측에 수용한 보닛 월(25)로부터 도출된 플렉시블 케이블(51)을 외측으로 도출시키기 위한 관통공(241c)이 마련되어 있다.

보닛 월(25)은, 보닛(24) 내에 배치되는 부재이다. 이 보닛 월(25)은 두툼한 대략 원반 형상의 부재를 평면에서 볼 때 대략 C자 모양으로 도려낸 형상으로 이루어진다.이 보닛 월(25)의 중심에는, 다이어프램 누름부재(23)의 베이스 몸체부(231)를 관통 삽입시키는 관통 삽입 구멍(25a)이 마련되어 있다. 또한, 관통 삽입 구멍(25a)을 보닛 월(25)의 반경 방향 외측을 향해 개구시키는 개구부(25b)가 마련되어 있다.

보닛 월(25)의 두께 부분의 소정의 개소에는, 관통 삽입 구멍(25a)으로부터 반경 방향 외측을 향해 비틀어 끊어진 나사 구멍(25c)이 형성되어 있다. 이 나사 구멍(25c)에는 외측으로부터 나사(25d)가 나사맞춤되고, 나사맞춤된 나사(25d)의 축심 부분은, 관통 삽입 구멍(25a) 측으로 빠져 나가서, 관통 삽입 구멍(25a)에 관통 삽입된 다이어프램 누름부재(23)의 그루브(231a)에 슬라이딩 가능하게 끼워맞춤된다.

보닛 월(25)에는, 보닛(24)의 나사 구멍(241b)에 대응하는 위치에 관통공(25e)이 마련되어 있다. 나사 구멍(241b)과 관통공(25e)에는, 보닛(24)의 칸막이부(241) 상에 보닛 월(25)이 배치된 상태에서 볼트(25f)가 나사맞춤되고, 이에 의해 보닛(24)에 보닛 월(25)이 고정된다.

보닛 월(25)의 외주면 중, 개구부(25b) 근방에는, 개구부(25b)를 막도록 걸쳐서 고정된 평판 형상의 자성체(M2)가 장착되어 있다. 이 자성체(M2)는, 다이어프램 누름부재(23)에 장착된 자석(M1)과 함께 후술하는 자기 센서를 구성한다.

● 커버부(3)

커버부(3)는 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 액추에이터 바디(41)와 밸브 바디(1)를 양측으로부터 눌러서 일체적으로 보유지지함과 아울러, 회로 기판(52) 및 회로 기판(52)에 마련된 커넥터(53)를 유체 제어 기기(V)에 고정하는 고정 수단을 구성한다.

이 커버부(3)는, 커버(31)와 평판 형상의 플레이트(32, 33)를 구비한다.

커버(31)는, 대략 U자 모양으로 이루어지고, 그 내측에는 액추에이터 바디(41)와 밸브 바디(1)의 단부가 끼워넣어진다.

커버(31)의 양측면에는, 액추에이터 바디(41)가 끼워넣어지는 위치에 대응하여 나사 구멍(31a)이 마련되어 있다. 이에 의해, 밸브 바디(1)가 내측에 끼워넣어진 상태에서 나사 구멍(31a)에 나사(31b)를 조여 넣고, 나사(31b)의 선단(先端)을 밸브 바디(1)에 압접시키면, 밸브 바디(1)를 커버(31)의 내측에 끼움지지할 수 있다.

또한, 커버(31)의 두께 부분에는, 나사 구멍(31c)이 마련되어 있다. 이 나사구멍(31c)에, 나사(31d)가 플레이트(32, 33)의 관통공(32b, 33b)을 개재하여 나사맞춤됨으로써, 커버(31)에 플레이트(32, 33)가 장착된다.

플레이트(32, 33)는 커버(31)의 내측에 액추에이터 바디(41)와 밸브 바디(1)의 단부를 끼운 상태에서 커버(31)에 나사 고정되고, 고정된 상태에서는, 커버(31)와의 사이에 액추에이터 바디(41)와 밸브 바디(1)를 클램핑 지지한다.

이 플레이트(32)의 하방에는, 설편(舌片) 형상으로 잘라 내어진 노치부(32a)가 형성되어 있고, 플렉시블 케이블(51)은 이 노치부(32a)를 개재하여, 커넥터(53)가 마련된 회로 기판(52)으로 도출된다.

플레이트(33)는, 플레이트(32)와의 사이에 회로 기판(52)을 개재시킨 상태에서 플레이트(32) 및 커버(31)에 나사로 고정되고, 플레이트(32)와의 사이에 회로 기판(52)을 클램핑 지지한다.

이 플레이트(33)에는, 중앙부에 대략 직사각형 모양의 관통공(33a)이 마련되어 있고, 회로 기판(52)에 마련된 커넥터(53)는 이 관통공(33a)으로부터 외측으로 빠져 나온다.

여기서, 받침부(11)가 평면에서 볼 때 직사각형 모양으로 이루어져 있어, 커버부(3)는 도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 커넥터(53)를 직사각형 모양의 받침부(11)의 대각선 방향을 향해 유체 제어 기기(V)에 고정되어 있다. 이러한 식으로 커넥터(53)를 고정하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 복수의 유체 제어 기기(V)에 의해 유닛화된 유체 제어 장치(가스 박스)를 구성하는 경우에는, 집적화의 요청으로, 서로 인접하는 직사각형 모양의 받침부(11)의 방향을 정돈하여 가능한 한 틈을 없애고, 기반 혹은 매니폴드 블록 상에 유체 제어 기기(V)를 배치하는 것이 바람직하다. 반면, 이와 같이 배치하여 집적시킨 경우에는, 커넥터(53)에 단자 등을 접속하기 어려워진다. 그 때문에, 커넥터(53)를 받침부(11)의 대각선 방향으로 향함으로써, 바로 옆에 배치되어 있는 유체 제어 기기(V) 쪽으로 향하는 경우와 비교하여, 접속하는 스페이스를 넓게 취할 수 있다. 그 결과, 커넥터(53)에 단자 등을 접속하는 것이 용이하고, 단자 등의 꺾임이나 비틀림에 의한 단선(斷線) 등의 불편을 막거나, 단자 등이 유체 제어 기기(V)에 닿아 유체 제어 기기(V)의 동작에 이상을 야기한다는 불편을 막을 수도 있다.

● 액추에이터부(4)

액추에이터부(4)는, 보닛부(2) 상에 배치된다.

이 액추에이터부(4)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 액추에이터 바디(41), 액추에이터 캡(42), 피스톤(43), 스프링(44)을 구비한다. 또, 도 4에서는, 액추에이터부(4)의 내부 구조를 생략하고 있는데, 내부 구조는 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같다.

액추에이터 바디(41)는, 피스톤(43)과 보닛(24)의 사이에 개재된다.

이 액추에이터 바디(41)는 도 4에 나타낸 바와 같이 대략 원기둥 형상으로 이루어지고, 중심부에는, 피스톤(43)과 다이어프램 누름부재(23)가 관통 삽입되는 관통 삽입 구멍(41a)이 길이 방향을 따라 마련되어 있다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 관통 삽입 구멍(41a) 내에서는 피스톤(43)과 다이어프램 누름부재(23)가 접촉해 있고, 다이어프램 누름부재(23)는 피스톤(43)의 상하 이동에 연동하여 상하 이동한다.

피스톤(43)이 배치되는 측의 상단면에는, 환상(環狀)의 돌출 줄기로 이루어지는 둘레벽(411)이 형성되어 있고, 주벽(411)의 내측의 평탄한 수평면과 피스톤(43)의 확경부(431)의 하단면과의 사이에는, 구동압이 도입되는 구동압 도입실(S)이 형성된다.

또한, 액추에이터 바디(41)의 일단측의 외주면 상에는 수나사가 형성되어 있어서, 액추에이터 캡(42)의 내주면에 형성된 암나사와 나사맞춤됨으로써, 액추에이터 바디(41)는 액추에이터 캡(42)의 일단에 장착된다.

액추에이터 바디(41)의 길이 방향의 중심부는, 단면 형상이 대략 육각 형상으로 형성되어 있고, 상기 단면 육각 형상의 부분과 밸브 바디(1)의 상단 부분은, 커버(31)에 의해 일체적으로 클램핑된다.

액추에이터 캡(42)은, 하단부가 개구된 캡 형상의 부재이며, 내부에 피스톤(43)과 스프링(44)을 수용하고 있다.

액추에이터 캡(42)의 상단면에는, 피스톤(43)의 구동압 도입로(432)에 연통하는 개구부(42a)가 마련되어 있다.

액추에이터 캡(42)의 하단부는, 액추에이터 바디(41)의 상부가 나사맞춤되어 막혀 있다.

피스톤(43)은, 구동압의 공급과 정지에 따라 상하 이동하며, 다이어프램 누름부재(23)를 개재하여 다이어프램(22)을 시트(21)에 접촉/이격시킨다.

이 피스톤(43)의 축심 방향 대략 중앙은 원반 형상으로 확경되어 있고, 상기 개소는 확경부(431)를 구성하고 있다. 피스톤(43)은, 확경부(431)의 상면 측에서 스프링(44)의 바이어스력을 받는다. 또한, 확경부(431)의 하단 측에는, 구동압이 공급되는 구동압 도입실(S)이 형성된다.

또한, 피스톤(43)의 내부에는, 상단면에 형성된 개구부(43a)와, 확경부(431)의 하단 측에 형성되는 구동압 도입실(S)을 연통시키기 위한 구동압 도입로(432)가 마련되어 있다. 피스톤(43)의 개구부(43a)는 액추에이터 캡(42)의 개구부(42a)까지 연통해 있고, 외부로부터 구동압을 도입하기 위한 도입관이 개구부(42a)에 접속되며, 이에 의해 구동압 도입실(S)에 구동압이 공급된다.

피스톤(43)의 확경부(431)의 외주면 상에는, Ｏ링(Ｏ41)이 장착되고 있고, 이 Ｏ링(Ｏ41)은 피스톤(43)의 확경부(431)의 외주면과 액추에이터 바디(41)의 주벽(411) 사이를 밀폐시키고 있다. 또한, 피스톤(43)의 하단 측에도 Ｏ링(Ｏ42)이 장착되고 있고, 이 Ｏ링(Ｏ42)은 피스톤(43)의 외주면과 액추에이터 바디(41)의 관통 삽입 구멍(41a)의 내주면 사이를 밀폐시키고 있다. 이러한 Ｏ링(Ｏ41, Ｏ42)에 의해, 피스톤(43) 내의 구동압 도입로(432)에 연통하는 구동압 도입실(S)이 형성됨과 아울러, 이 구동압 도입실(S)의 기밀성이 확보되어 있다.

스프링(44)은, 피스톤(43)의 외주면 상에 감겨져 있고, 피스톤(43)의 확경부(431)의 상면에 접촉하여 피스톤(43)을 하방, 즉 다이어프램(22)을 누르는 방향으로 바이어스시키고 있다.

여기서, 구동압의 공급과 정지에 따른 밸브의 개폐 동작에 대하여 언급한다.개구부(42a)에 접속된 도입관(도시하지 않음)으로부터 에어가 공급되면, 에어는 피스톤(43) 내의 구동압 도입로(432)를 개재하여 구동압 도입실(S)에 도입된다. 이에 의해, 피스톤(43)은 스프링(44)의 바이어스력에 맞서서 상방으로 밀어 올려진다. 이에 의해, 다이어프램(22)이 시트(21)로부터 이격되어 밸브가 열린 상태가 되어, 유체가 유통한다.

한편, 구동압 도입실(S)에 에어가 도입되지 않게 되면, 피스톤(43)이 스프링(44)의 바이어스력에 따라 하방으로 눌려진다. 이에 의해, 다이어프램(22)이 시트(21)에 접촉하여 밸브가 닫힌 상태가 되어, 유체의 유통이 차단된다.

● 센서

유체 제어 기기(V)는, 기기 내의 동작을 검출하기 위한 센서로서, 압력 센서(P)와, 자석(M1)과 자성체(M2)로 이루어진 자기 센서를 구비하고 있다.

압력 센서(P)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 보닛 월(25)의 하면(下面), 내지는 유로 측에 장착되어 있다. 이 압력 센서(P)는 연통공(241d)을 개재하여, 다이어프램(22)과 보닛(24)의 칸막이부(241)에 의해 획정된 공간에 연통해 있다. 이에 의해 압력 센서(P)는, 다이어프램(22)과 보닛의 칸막이부(241)에 의해 획정된 공간 내의 압력을 검출할 수 있다.

또, 압력 센서(P)가 연통공(241d)으로 통하는 개소에는 패킹(26)이 개재되어 있어, 기밀 상태가 담보되어 있다.

보닛 월(25)의 개구부(25b)에는 자성체(M2)가 장착되어 있고, 이 자성체(M2)는, 다이어프램 누름부재(23)에 장착된 자석(M1)과 함께 자기 센서를 구성한다.

이 자기 센서에 의해 이하와 같이, 밸브의 개폐 동작을 검지할 수 있다. 즉, 자석(M1)이 다이어프램 누름부재(23)의 상하 이동에 따라 슬라이딩하는 것에 대해, 자성체(M2)는 보닛 월(25) 및 보닛(24) 모두 밸브 바디(1) 내에 고정되어 있다. 이 결과, 다이어프램 누름부재(23)의 상하 이동에 따라 상하 이동하는 자석(M1)과, 위치가 고정되어 있는 자성체(M2)와의 사이에 발생하는 자계의 변화에 기초하여, 다이어프램 누름부재(23)의 동작, 나아가서는 밸브의 개폐 동작을 검지할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는 자기 센서를 이용했지만, 이에 한정되지 않고, 다른 실시형태에서는, 광학식 위치 센서 등, 다른 종류의 센서를 이용할 수도 있다.

압력 센서(P)와 자기 센서에는 각각, 가요성을 가진 통신용 플렉시블 케이블(51)의 일단이 접속되어 있고(자기 센서에 대해서는, 상세하게는 자성체(M2)에 접속되어 있다), 플렉시블 케이블(51)의 타단은, 유체 제어 기기(V)의 외측에 마련된 회로 기판(52)에 접속되어 있다. 또한, 회로 기판(52)에는 외부 단자 접속용의 대략 직사각형 모양의 커넥터(53)가 마련되어 있고, 이에 의해, 압력 센서(P)와 자기 센서에 의해 측정된 데이터를 추출할 수 있다.

또, 본 실시형태에서, 플렉시블 케이블(51)과 회로 기판(52)에는 플렉시블 기판(FPC)이 이용되며, 플렉시블 케이블(51), 회로 기판(52), 및 커넥터(53)는 일체적으로 구성되어 있다. 플렉시블 케이블(51)과 회로 기판(52)에 플렉시블 기판을 이용함으로써, 배선 경로로서 부재간의 틈을 이용하는 것이 가능해지고, 그 결과, 피복선을 이용하는 경우에 비해 유체 제어 기기(V) 자체를 소형화할 수 있다.

또한, 커넥터(53)의 종류나 형상은, 각종 규격에 따라 적절히 설계할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 유체 제어 기기(V)에 의하면, 압력 센서(P) 및 자기 센서에 의해 검출된 데이터를 외부로 출력시킬 수 있다. 그리고, 이러한 데이터는, 밸브의 개폐 동작, 다이어프램(22)의 파손 등에 의한 누설, 유체 제어 기기(V)의 경년 열화나 개체차 등을 파악하기 위한 정보가 될 수 있다.

● 조립공정

계속해서, 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기(V)를 구성하는 각 부재의 조립공정에 대하여 설명한다.

우선, 도 5에 나타낸 바와 같이, 보닛 월(25)을 보닛(24)에 수용시킨다. 이 때, 보닛 월(25)의 압력 센서(P) 및 자성체(M2)에 일단이 접속하는 플렉시블 케이블(51)의 타단을 관통공(241c)으로부터 외측으로 도출시킨다.

보닛 월(25)에 장착된 자성체(M2)와 다이어프램 누름부재(23)에 장착된 자석(M1)의 위치나, 다이어프램 누름부재(23)에 마련되어 있는 그루브(231a)와 나사(25d)의 위치를 대응시켜서, 보닛(24)의 관통 삽입 구멍(241a)과 보닛 월(25)의 관통 삽입 구멍(25a)에 다이어프램 누름부재(23)를 관통 삽입시킨다.

이어, 도 4에 나타낸 바와 같이, 시트(21), 다이어프램(22), 보닛 월(25)이 장착된 보닛(24)의 순서로 밸브 바디(1)의 오목부(12a) 내에 보닛부(2)를 수용하고, 또 액추에이터 바디(41)를 오목부(12a) 내에 수용한다. 여기서, 밸브 바디(1)에는, 받침부(11)와는 반대측의 일단이 개구됨과 아울러, 외측으로부터 오목부(12a) 측으로 관통한 슬릿(12b)이 마련되어 있다. 이에 의해, 보닛부(2)를 오목부(12a) 내에 수용시킬 때에는, 관통공(241c)으로부터 도출된 플렉시블 케이블(51)의 위치를 슬릿(12b)의 위치에 맞추는 것만으로, 부드럽게 보닛부(2)를 오목부(12a) 내에 수용할 수 있다. 즉, 밸브 바디(1) 내로부터 플렉시블 케이블(51)을 일부러 꺼내거나 하는 수고가 없어서 조립 작업성이 좋다.

밸브 바디(1) 내에 보닛부(2)를 수용한 후에는, 보닛부(2) 상에 액추에이터부(4)를 배치한 다음, 커버부(3)에서 밸브 바디(1)와 액추에이터부(4)를 커버한다. 도 1 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 커버부(3)에서 밸브 바디(1)와 액추에이터부(4)를 커버하는 공정에서는 우선, 커버(31)의 내측에 액추에이터 바디(41)와 밸브 바디(1)의 상단부를 끼워넣고, 나사 구멍(31a)에 나사(31b)를 조여 넣어서 밸브 바디(1)에 커버(31)를 고정한다. 그리고, 플레이트(32)와 플레이트(33) 사이에 회로 기판(52)을 개재시켜서 플레이트(32, 33)끼리 나사로 고정하여 플레이트(32)와 플레이트(33) 사이에 회로 기판(52)을 클램핑 지지시키고, 이것을 커버(31)에 장착하여 나사(31d)로 고정한다.

이상의 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기(V)의 조립에서는, 받침부(11)와는 반대측의 일단이 개구됨과 아울러, 외측으로부터 오목부(12a) 측으로 관통한 슬릿(12b)이 마련되어 있는 것에 의해, 보닛부(2)를 밸브 바디(1)의 상단 개구부로부터 오목부(12a) 내에 수용시키는 것만으로, 플렉시블 케이블(51)을 밸브 바디(1)의 오목부(12a)로부터 도출시킨 상태로 할 수 있다. 그 때문에, 조립이 용이하며, 플렉시블 케이블(51)을 손상시켜서 단선 등을 할 우려도 없다.

또한, 유체 제어 기기(V)로부터 데이터를 취득하는 구조를 플렉시블 케이블(51)에 의한 유선의 구조로 함으로써, 압력 센서(P)나 자기 센서 등의 센서의 설치 개소로부터 외부를 스테인리스 등의 금속 부재가 격리시키는 경우라도 통신 가능하다. 또한, 유선으로 함으로써 센서에의 전원 공급이 가능해지고, 전지 교환이 불필요하기 때문에, 작업자의 액세스가 어려운 반도체 제조 장치 내에서 사용되는 유체 제어 기기(V)에는 적합하다. 또한, 유체 제어 장치(가스 박스) 내, 혹은 반도체 제조 장치 내와 같이, 기기가 밀집한 공간이라도, 전파 장해가 생기지 않고, 확실한 통신이 가능하다.

또, 이상의 본 실시형태에 관한 유체 제어 기기(V)에서는, 압력 센서(P)와, 자석(M1)와 자성체(M2)로 이루어진 자기 센서라는 복수의 센서를 구비했지만, 이에 한정되지 않고, 어느 하나의 센서만을 구비한 것으로 할 수도 있다.

1　밸브 바디
11　받침부
12　원통부
12a　오목부
12b　슬릿
2　보닛부
21　시트
22　다이어프램
23　다이어프램 누름부재
231　베이스 몸체부
231a　그루브
231b　나사
232　확경부
24　보닛
241　칸막이부
241a　관통 삽입 구멍
241b　나사 구멍
25　보닛 월
25a　관통 삽입 구멍
25b　개구부
3　커버부
31　커버
32　플레이트
33　플레이트
4　액추에이터부
41　액추에이터 바디
41a　관통 삽입 구멍
411　주벽
42　액추에이터 캡
43　피스톤
43a　개구부
431　확경부
432　구동압 도입로
44　스프링
51　플렉시블 케이블
52　회로 기판
53　커넥터
P　　압력 센서
M1　자석
M2　자성체
S　　구동압 도입실

Claims

내부 동작에 관한 데이터를 취득 가능한 유체 제어 기기로서,
상기 유체 제어 기기 내의 동작을 검출하기 위한 하나 또는 복수의 센서가 장착되어 있으며, 상기 센서 중 하나는 이간한 자석과 자성체의 자계의 변화를 검출하는 자기 센서인, 보닛부;
상기 보닛부를 내부에 수용하는 밸브 바디;
상기 자석이 장착됨과 아울러, 다이어프램을 압압하는 원기둥 형상의 다이어프램 누름부재; 및
상기 보닛부에 마련되어 있는 관통 삽입 구멍 내에 슬라이딩 가능하게 관통 삽입된 상기 다이어프램 누름부재에 대해, 상기 다이어프램 누름부재의 둘레 방향의 회동을 규제하는 회동 규제 수단;을 가지며,
상기 밸브 바디에는,
상기 보닛부의 적어도 일부를 수용하기 위한 오목부와,
상기 센서에 접속된 통신용 케이블을 외측으로 도출시킴과 아울러, 유로가 형성되어 있는 받침부와는 반대측의 일단이 개구되어, 외측으로부터 오목부 측으로 관통한 슬릿이 마련되어 있으며,
상기 보닛부에는,
상기 자성체가 장착됨과 아울러, 상기 다이어프램 누름부재를 관통 삽입시키는 관통 삽입 구멍이 마련되어 있는 유체 제어 기기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 센서 중 하나는, 다이어프램에 의해 격리된 공간의 압력을 검출하는 압력 센서이며,
상기 보닛부에는 상기 압력 센서가 장착되어 있는 유체 제어 기기.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 케이블의 일단은, 유체 제어 기기의 외측에 마련된 커넥터에 접속되어 있고,
상기 커넥터를 상기 유체 제어 기기에 고정하는 고정 수단을 더 갖는 유체 제어 기기.
청구항 4에 있어서,
상기 밸브 바디는, 받침부가 직사각형 모양으로 이루어지고,
상기 고정 수단은, 상기 커넥터를 상기 밸브 바디의 받침부의 대각선 방향을 향해 상기 유체 제어 기기에 고정하는 유체 제어 기기.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 센서에 접속된 통신용의 케이블은, 가요성을 가진 플렉시블 기판인 유체 제어 기기.